[发明专利]一种基于热理论的气体燃料可燃极限预测方法

权利要求书

1.一种基于热理论的气体燃料可燃极限预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、确定气体燃料的化学式，并将气体燃料在O₂/CO₂气氛下燃烧化学反应过程用反应方程式表示；

步骤2、根据热理论，确定可燃气体可燃下极限点处和可燃上极限点处的能量平衡方程，进而确定可燃下极限点处气体燃料的放热量与可燃上极限点处气体燃料的放热量之间的关系；

步骤3、根据气体燃料在纯氧工况下可燃下极限点处和可燃上极限点处的能量平衡方程确定可燃下极限和上极限点燃料的放热能力和气体燃料的冷却能力，进而得到气体燃料的可燃上极限和可燃下极限。

2.根据权利要求1所述的一种基于热理论的气体燃料可燃极限预测方法，其特征在于：如下式所示：所述气体燃料在O₂/CO₂气氛下燃烧化学反应过程方程式如下所示：

M+kO₂+C_dCO₂＝C₁H₂O+C₂CO₂+C_dCO₂ (1)

其中，M为气体燃料，d为是稀释气，C_d为稀释气CO₂的化学计量系数,C₁表示完全反应生成水的化学计量系数，C₂表示完全反应生成CO₂的化学计量系数，k为气体燃料完全燃烧所需要的氧气的化学计量数。

3.根据权利要求2所述的一种基于热理论的气体燃料可燃极限预测方法，其特征在于：步骤2所述在可燃下极限点处的能量平衡方程如下式所示：

其中，x_L为气体燃料的可燃下极限，x_D为稀释气CO₂的浓度，Q_D表示的是稀释气CO₂的冷却能力，表示的是纯氧的冷却能力，Q_F表示的是燃料的冷却能力，H_F表示的是可燃下极限点燃料的放热能力，H_O为可燃上极限点燃料的放热能力，Q_D和的值是于空气的冷却能力对比后的无量纲量；

所述在可燃上极限点处的能量平衡方程如下式所示：

其中，x_U为燃料的可燃上极限；

对于可燃下极限点处的能量平衡方程和可燃上极限点处的能量平衡方程，方程左侧第一项表示的是燃料的冷却量，左侧第二项表示的是稀释气体的冷却量，左侧第三项表示的是氧气的冷却量，右侧表示的是燃料的放热量；可燃下极限点处，气体燃料耗尽，氧气剩余，气体燃料的放热量H_F根据燃料的量计算；可燃上极限点处，氧气耗尽，气体燃料剩余，气体燃料的放热量H_O由氧气的量确定；

由M气体燃料燃烧的化学方程式得出，1molM气体燃料需要kmol的氧气，所以可燃下极限点处气体燃料的放热量H_F和可燃上极限点处气体燃料的放热量H_O的关系如下式所示：

H_F＝kH_O (4)。

4.根据权利要求3所述的一种基于热理论的气体燃料可燃极限预测方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：

根据气体燃料在纯氧工况下可燃下极限点处和可燃上极限点处的能量平衡方程确定可燃上极限点燃料的放热能力H_O和气体燃料的冷却能力Q_F如下公式所示：

其中，X_L为气体燃料在纯氧工况下的可燃下极限，X_U为气体燃料在纯氧工况下的可燃上极限；进而得到气体燃料可燃上极限和可燃下极限，如下公式所示，

其中，Q_F和H_O只跟气体燃料的种类有关，这两个量的值依据纯氧工况下气体燃料的可燃极限进行计算。